Кожа служит барьером между телом и окружающей средой, защищая человека от внешних воздействий. Помимо этого, кожа обеспечивает регуляцию температуры тела, обмена веществ и, что важно, водного баланса. Взаимосвязь с окружающей средой происходит через чувствительные клетки кожи, которые получают и передают сигналы в центральную нервную систему. Такое большое количество функций может обеспечиваться только очень сложным взаимодействием различных структур и процессов. Условием для такого взаимодействия служит организация кожи в виде специализированных слоев.
В коже есть три основных слоя: эпидермис, дерма и подкожная жировая клетчатка.
Эпидермис представлен многослойным ороговевающим эпителием эктодермального происхождения. Основные клетки эпидермиса—кератиноциты (95 %). Эти клетки дифференцируются в процессе ортокератоза, что обеспечивает защитную функцию кожи. Кроме кератиноцитов базальный слой эпидермиса содержит меланоциты и клетки Меркеля, отвечающие за тактильную чувствительность. В эпидермисе также есть клетки Лангерганса, играющие важную роль в иммунной системе кожи. Придатки кожи, такие как корни волос, сальные и потовые железы, имеют эпидермальное происхождение, но располагаются в глубоких слоях дермы. Дерма (сопит) состоит из соединительной ткани мезодермального происхождения. Она связана с эпидермисом с помощью базальной мембраны, эта связь укреплена пальцеобразными выступами дермы, которые называют «сосочками дермы». Основная структура дермы обусловлена внеклеточными белковыми волокнами, фиброцитами и фибробластами, и небольшим количеством иммунных клеток, заключенных в аморфное вещество. Кровеносные и лимфатические сосуды, нервные окончания также являются важными компонентами дермы. Подкожная жировая клетчатка (гиподерма) представляет собой жировой слой с включениями рыхлой волокнистой соединительной ткани и крупных кровеносных сосудов, ее основная функция заключается в защите тела от ударов.
Строение
В базальном слое кератиноциты кубической формы и расположены в один слой. Соответствующие стволовые клетки имеют крупные митотически активные ядра. Там же расположены меланоциты, несущие в меланосомах запасы пигмента. Каждый меланоцит контактирует приблизительно с 30 кератиноцитами через разветвленные дёндриты и поставляет им пигмент. Таким путем меланоциты защищают кожу от УФ-излучения. Гемидесмосомы крепят базальные клетки к базальной мембране. Базальный слой контактирует с дермой и, следовательно, с сосудистой системой (зона дермо-эпидермального соединения).
За однорядным слоем базальных клеток идет несколько рядов шиповатого слоя. В них кератиноциты становятся более полигональными по форме, а клеточное ядро уменьшается и уплощается. Клетки называются шиповатыми из-за артефакта, возникающего при гистологической обработке образцов ткани. Вместо активного деления в таких клетках усиливаются процессы синтеза, что ведет к увеличению объема цитоплазмы и клеточных органелл. В клетках откладываются продукты синтеза, такие как кератин и липиды. Сцепление между клетками обеспечивается десмосомами. В шиповатом слое расположены иммунологически активные клетки Лангерганса. У них, как у меланоцитов, есть ветвящиеся отростки, обеспечивающие быстрый контакт с любыми чужеродными веществами, появившимися в эпидермисе. Клетки Лангерганса захватывают антигены и выставляют их на своей поверхности в виде обработанного пептидного фрагмента.
Кератиноциты зернистого слоя, расположенного над шиповатым, обладают очень высокой метаболической активностью. Пикнотические клеточные ядра подвергаются дальнейшей дегенерации и становятся сплюснутыми. Увеличивается количество запасов липидов в клетках (ламеллярные тельца), и они перемещаются к плазматической мембране. Кератогиалиновые гранулы, давшие название слою, не заключены в мембрану и обеспечивают прочность кератиноцитов.
На границе зернистого и рогового слоев происходит дифференциация. Клетки претерпевают ферментативное превращение в гексагональные корнеоциты. На поздних стадиях они практически полностью состоят из содержимого кератогиалиновых гранул и имеют защитный покров (роговую оболочку), делающий клетки практически непроницаемыми. Формирование роговых слоев происходит на границе между роговым и зернистым слоями из межклеточного липидного матрикса, состоящего из продуктов экзоцитоза содержимого ламеллярных телец.
Внутри рогового слоя сцепление клеток обеспечивается корнео-десмосомами (вместе с другими приспособлениями). По мере приближения к наружным роговым слоям происходит деградация под воздействием протеолитических ферментов и десквамация эпителия. Из-за различных функций роговой слой делят на нижний плотный и верхний рыхлый.
Эпидермис
Эпидермис представляет собой типичную пролиферативную ткань способную к постоянному самообновлению. Цикл дифференцировки от кератиноцита до безъядерного корнеоцита занимает 2-3 нед. Десквамация корнеоцита с поверхности кожи занимает еще приблизительно 2 нед.
Клетки на различной стадии дифференцировки формируют многослойную структуру, где каждый слой обладает своими свойствами и вносит вклад в барьерную и защитную функцию эпидермиса.
Функции эпидермиса
Эпидермис выполняет функцию прочного полупроницаемого покрова за счет наличия рогового слоя, конечного продукта процесса дифференцировки клеток.
В физиологических условиях прочность рогового слоя эпидермиса определяется качеством кератина (кератиновых нитей, аморфных веществ) и наличием межклеточного диффузионного барьера (липидного цемента). И создание интактного кожного барьера в плотном роговом слое, и десквамация эпителия в рыхлом роговом слое обусловлены ферментативной активностью. Помимо других факторов такая активность зависит от рН. Оптимальный рН для эпидермальных липидных гидролаз (3-глюкоцереброзидаза и кислотная сфингомиелиназа) составляет 5,0, а для фосфолипаз А1 и А2 — более 7,0. Все эти ферменты играют важную роль в формировании эпидермального барьера, и их физиологическая активность регулируется вышеупомянутым рН-градиентом и кислотными компартментами клеточных мембран («микродомены») в зоне между зернистым и роговым слоями. Воздействие на рН-градиент рогового слоя приводит к изменению активности ферментов и может вызвать нарушение структуры и функции всего эпидермиса. В частности, щелочные компоненты, имеющиеся в составе продуктов по уходу за кожей (например, средств для умывания), увеличивают рН поверхности кожи, из-за чего нарушается процесс дифференцировки кератиноцитов и целостность кожного барьера.
Дерма
Дерма представляет собой эластическую соединительную ткань, содержащую клеточные компоненты (фибробласты и фиброциты и отдельные иммунные клетки) и внеклеточный матрикс (ВКМ). Помимо структурных белков коллагена и эластина ВКМ содержит гликопротеины, полисахариды и другие вещества. Фибробласты отвечают за синтез ВКМ. Кроме того, в дерме находятся капилляры и связанная с ними артериальная и венозная система, лимфатические сосуды, а также чувствительные и нервные клетки.
Функции дермы
Дерма по большей части состоит из коллагеновой сети (коллагеновые волокна I типа составляют от 50 до 80 %, и коллагеновые волокна III типа составляют 10-15% сухого вещества), обеспечивающей механическую устойчивость. Эластические волокна (2% сухого веса дермы) обеспечивают гибкость.
Структурные белки сосочкового и сетчатого слоев дермы располагаются в аморфном веществе. Оно состоит из полисахаридов, глюкозоаминогликанов и протеогликанов, способных связывать воду в 1000 раз больше своего объема. Гладкость кожи зависит от такой способности связывать воду. Способность связывать воду, прочность и эластичность относятся к ключевым свойствам, определяющим внешний вид кожи.